智儀課件第五章

第五章智能儀表通信原理及接口設(shè)計5.1概述本章主要內(nèi)容：5.2串行總線通信5.3并行通信*5.4通用串行總線接口–USB

儀器、儀表之間要進行信息交換和傳輸，這是通過儀器、儀表的通信接口，按照一定的協(xié)議來實現(xiàn)的。通信接口是各臺儀器、儀表之間或儀器、儀表與PC機之間進行信息交換和傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)裝置。5.1概述串行通信接口并行通信接口USB接口（通用串行總線）現(xiàn)場總線接口以太網(wǎng)接口電力網(wǎng)絡(luò)藍牙技術(shù)——無線通信網(wǎng)絡(luò)通信接口主要有以下類型：5.1概述5.2串行總線通信5.2.1串行總線介紹5.2.2串行通信的基本概念5.2.3串行通信接口標(biāo)準5.2.4典型的串行通信接口器件5.2.5串行多機通信傳統(tǒng)的通信接口包括并行和串行通信接口，儀器、儀表普遍使用串行通信方法。串行通信接口標(biāo)準有RS-232C、RS-422、RS-485等。5.2串行總線通信5.2.1串行總線介紹RS-232C以位串行方式傳輸數(shù)據(jù)，1位起始位、5~8位ASCII碼數(shù)據(jù)及1~2位停止位，邏輯1的電平是-15V~-5V，邏輯0的電平+5V~+15V。RS-232C的接口信號有：數(shù)據(jù)信號、控制信號和信號地等，通常使用9芯扁平插頭座來連接串行通信線路。

5.2.1串行總線介紹工業(yè)上普遍使用RS-485串行接口標(biāo)準，因采用平衡差分信號線，故其數(shù)據(jù)傳送率較RS-232C高，傳送距離也長。

單片機有串行口UART，可以RS-232或RS-485標(biāo)準傳輸數(shù)據(jù)。5.2.1串行總線介紹5.2.2串行通信的基本概念串行通信數(shù)據(jù)的各位按一定的順序逐位傳送串行通信的特點優(yōu)點：傳輸線少，抗干擾能力強，傳輸距離遠。缺點：數(shù)據(jù)傳輸速度慢。通信線路工作方式單工單工傳送方式僅支持在一個方向上的數(shù)據(jù)傳送。半雙工半雙工傳送方式支持向兩個方向中的任一個方向傳送，但同一個時刻只能進行一個方向的傳送，兩個方向的傳送不能同時進行。全雙工全雙工傳送方式支持數(shù)據(jù)在兩個方向同時傳送。通信線路的連接方式

數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流

半雙工

數(shù)據(jù)流

全雙工

A

發(fā)送器

B

接收器

A

發(fā)送器

接收器

B

接收器

發(fā)送器

A

發(fā)送器

接收器

B

接收器

發(fā)送器

單工波特率——每秒傳送的二進制代碼的位數(shù)，單位是b/s?！纠?，數(shù)據(jù)傳送的速率為120字符/s，而每個字符格式包含10個代碼位（1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個結(jié)束位）。則傳送的波特率為：10b/字符×120字符/s=1200b/s】數(shù)據(jù)傳輸率異步通信方式串行通信方式同步通信方式異步通信方式：也稱“起止同步式”。異步通信規(guī)程:一個字符（若干個字位）作為一個獨立的信息單元；信息單元內(nèi)是同步的，但信息單元之間是異步的；發(fā)送器和接收器可以沒有共同的時鐘；目前智能儀表與微機測控系統(tǒng)中大多采用異步通信方式。異步傳輸數(shù)據(jù)格式：1/00011…15-8位數(shù)據(jù)位1/0停止位或空閑位1…1起始位奇偶校驗第n個字符空閑位第n+1個字符低位高位

同步通信規(guī)程:發(fā)送器和接收器使用同一時鐘源來同步；用二進制序列（同步字符）來表示開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)；如暫無數(shù)據(jù)發(fā)送，用同步字符填充；成批發(fā)送的數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)流或數(shù)據(jù)場；兩類：面向字符、面向位；傳輸速率高，適用于設(shè)備間工作速度比較接近的場合。同步通信方式同步通信信息格式：同步字符（SYN1)同步字符（SYN2)數(shù)據(jù)（DATA)校驗：串行通信重要環(huán)節(jié)，衡量通信系統(tǒng)的指標(biāo)奇偶校驗：發(fā)送時，在每一個字符的最高位之后都附加一個奇偶校驗位。接收時，按照發(fā)送方所確定的同樣的奇偶性，對接收到的每一個字符進行校驗，若兩者不同，即表示接收有錯。校驗和：該種校驗方法針對是數(shù)據(jù)塊，而不是單個字符。發(fā)送時，發(fā)送方對塊中數(shù)據(jù)算術(shù)求和，產(chǎn)生單字節(jié)校驗和附加到數(shù)據(jù)塊結(jié)尾。接收方對接收到的數(shù)據(jù)塊算術(shù)求和后與接收到的校驗和比較，若兩者不同，即表示接收有錯。CRC校驗：一個數(shù)據(jù)塊只校驗一次，通常在同步串行通信使用。差錯校驗信號遠距離傳輸時，利用普通電話線進行傳輸。現(xiàn)在的電話網(wǎng)是模擬通信系統(tǒng)，它是為傳輸語音信息而設(shè)計的。要在電話網(wǎng)上傳送數(shù)字信號，必須經(jīng)過調(diào)制和解調(diào)。調(diào)制：數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬（音頻）信號。解調(diào)：模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。信號的調(diào)制與解調(diào)收發(fā)雙方的同步方式傳輸控制步驟差錯檢驗方式數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)傳輸速度通信報文格式及控制字符的定義5.2.3串行通信接口標(biāo)準1973年，美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制定的適合于DTE和DCE之間相互連接與通信的串行通信規(guī)程。最初為解決利用電話網(wǎng)進行通信的問題而提出。DTE——數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如Computer）DCE——數(shù)據(jù)通信設(shè)備（如Modem）EIARS－232C標(biāo)準1.數(shù)據(jù)傳送格式RS232C總線上傳輸?shù)漠惒酵ㄐ诺湫蛿?shù)據(jù)格式標(biāo)識位：一個字符在開始傳輸前，輸出線必須在邏輯上處于“1”狀態(tài)。標(biāo)識位起始位數(shù)據(jù)位校驗位停止位(1)采用負邏輯：＋5V～＋15V——邏輯0－5V～－15V——邏輯1“0”轉(zhuǎn)換區(qū)“1”“0”轉(zhuǎn)換區(qū)“1”2V噪聲容限＋15V＋5V－5V－15V＋15V＋3V－3V－15V2.電氣信號特性（信號電平的規(guī)定）(2)目的： 補償傳輸線上的損耗 抗噪聲干擾(3)RS-232C電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換TTL電平：+5V：10V：0RS-232電平：-15V～-5V：1+5V～+15V：0TTL電平→RS-232C電平：MC1488RS-232C電平→TTL電平：MC1489MC1488/1489是功能單一的發(fā)送/接受器，在雙向數(shù)據(jù)傳輸中各端都要同時使用這兩個器件，此外，又必須同時具備正負兩組電源，因此在很多場合很不方便。現(xiàn)在有一些新型的RS-232C電平轉(zhuǎn)換電路芯片。例如：美國MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232A（單電源的RS-232C收發(fā)器芯片）。 標(biāo)準最初制定時采用25根線25個功能引腳僅定義了20個，20個信號分成兩個信道組——主信道組（第一信道）和輔信道組（第二信道，較少使用）3.接口信號

分類符號名稱引腳說明地線

機架保護地（屏蔽地）1

信號地（公共地）7

數(shù)據(jù)信號線TXD數(shù)據(jù)發(fā)送線2在無數(shù)據(jù)信息傳輸或收/發(fā)信息間隔期，RXD/TXD電平為1。輔助信道傳輸速率較主信道低。其余同RXD數(shù)據(jù)接收線3TXD輔助信道數(shù)據(jù)發(fā)送線14RXD輔助信道數(shù)據(jù)接收線16定時

信號

線

DCE發(fā)送信號定時15指示被傳輸?shù)拿總€bit信息的中心位置

DCE接收信號定時17

DTE發(fā)送信號定時24

控制線RTS請求發(fā)送4DTE發(fā)給DCECTS允許發(fā)送5DCE發(fā)給DTEDSRDCE裝置就緒6

DTRDTE裝置就緒20DTE發(fā)給DCEDCD接收信號（載波）檢測8DTE收到滿足標(biāo)準的信號時置位

RI振鈴指示22由DCE收到振鈴時置位

信號質(zhì)量檢測21由DCE根據(jù)數(shù)據(jù)信息是否有錯而置位/復(fù)位

數(shù)據(jù)信號速率選擇23指定兩種傳輸速率中的一種RTS輔助信道請求發(fā)送19

CTS輔助信道允許發(fā)送13RCD輔助信道接收檢測12備用線

9未定義，保留供DCE裝置測試使用

10

11

1825DCE發(fā)給DTEDB-9andDB-25RS-232PinDesignations229RI58CTS47RTS66DSR75GND204DTR23TxD32RxD81DCDDB-25DB-9Signal硬件握手使用DSR、CTS、DTR和RTS四條硬件線路。其中DTR和RTS指的是計算機上的RS-232端；而DSR和CTS則是指帶有RS-232接口的智能設(shè)備。通過四條線的交互作用，計算機主控端與被控的設(shè)備端可以進行數(shù)據(jù)的交流，而在數(shù)據(jù)傳輸太快而無法處理時，可以通過這四條握手線的高低電位的變化來控制數(shù)據(jù)是繼續(xù)發(fā)送還是暫停發(fā)送。右圖描述了計算機向設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時的硬件流量控制。軟件握手（軟件方法控制流量）XON/XOFF協(xié)議：暫停數(shù)據(jù)發(fā)送——接收端向發(fā)送端發(fā)送一個13H恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送——接收端向發(fā)送端發(fā)送一個11H直接連接的最長距離為15米，超過15米需連MODEM最高傳輸速率為20Kbps12513141596

DB－9連接器DB－25連接器

4.機械接口特性(1)全雙向標(biāo)準電纜(2)三線經(jīng)濟方式(3)零調(diào)制解調(diào)器（NullModem）

5.通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全雙向標(biāo)準電纜連接計算機與Modem相連本地Modem遠程Modem計算機終端123456782022機殼地發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)請求發(fā)送允許發(fā)送Modem就緒信號地載波檢測終端就緒呼叫指示載波檢測呼叫指示電話線三線方式信號連接簡單的應(yīng)用場合，如雙機通信等零調(diào)制解調(diào)器（NullModem）采用交叉(2-3)反饋(4-5,20-6)方式進行連接(1)

EIARS-422A，采用“平衡接口電路”， 輸入差分電壓，平衡驅(qū)動（全雙工）

5根線：4條信號線和1根地線一點對多點通信：主從通信，從設(shè)備最多10個，從設(shè)備之間不能通信最高傳輸速率——10Mbps最長傳輸距離——1200m

RS-422A和RS-485采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線速度（最大10MB/S）,傳送距離（90KB/S下可傳1200米）以差分平衡方式傳輸信號，具有很強的抗共模干擾的能力降低傳輸線成本，允許一對雙絞線上一個發(fā)送器驅(qū)動多個負載設(shè)備當(dāng)前自動控制系統(tǒng)中常用的網(wǎng)絡(luò)，如現(xiàn)場總線CAN、Profibus、INTERBUS-S以及ARCNet的物理層都是基于RS-485的總線進行總結(jié)和研究(2)EIARS-485A，采用“平衡接口電路”RS-485:2線制和4線制2線制：差動輸入、半雙工方式、多點雙向通信4線制：工作方式同RS-422，全雙工方式，主從，從設(shè)備最多可達32個RS-232C，RS-422和RS-485比較總結(jié)RS-232C:2條數(shù)據(jù)線、單端輸入、全雙工方式RS-422:4條數(shù)據(jù)線、差動輸入、全雙工方式RS-485:2條數(shù)據(jù)線、差動輸入、半雙工方式

4條數(shù)據(jù)線、差動輸入、全雙工方式串行通信是靠發(fā)送器、接收器、控制器和線纜等部分來實現(xiàn)的。在程序控制下它主要完成以下任務(wù)：數(shù)據(jù)的串——并及并——串轉(zhuǎn)換。線路和MODEM的控制及狀態(tài)檢測。信號電平TTL與EIA電平的轉(zhuǎn)換。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。5.2.4

典型的串行通信接口器件芯片類型標(biāo)準LSI芯片按功能分為:USART－通用同步異步接收器/發(fā)送器UniversalSynchronousAsynchronousReceiver/TransmitterUART-通用異步收發(fā)報機UniversalAsynchronousReceiverTransmitterUSRT-通用同步收發(fā)報機UniversalSynchronousReceiverTransmitter

典型芯片：Intel8251、Intel8251A、ZilogSIO(USART)，MotorolaMC6850、INS8250(UART)， MC6852(USRT)。(1)雙機串行異步通信

單片機與單片機間的串行異步通信接口設(shè)計5.2.5串行多機通信兩臺8031直接通信錯誤連接圖正確連接圖兩臺8031采用RS232C總線通信148814891489148880318031TXDRXDGNDTXDGNDRXD單片機與PC系列微機間的異步串行通信接口設(shè)計多機串行異步通信原理串行口控制寄存器SCON中的SM2為多機通信接口控制位。在方式2和方式3工作時，利用SCON中的SM2，可實現(xiàn)多機通信。當(dāng)主機要向某一個從機發(fā)送一組數(shù)據(jù)時，地址字節(jié)第9位是1，數(shù)據(jù)字節(jié)第9位是0。從機先置SM2為“1”，主機向從機發(fā)送地址，因第9位為1，中斷標(biāo)志RI置“1”，于是從機中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷主機送來的地址是否與本系統(tǒng)地址相符，若為本機地址，則置SM2為“0”，準備接收主機的數(shù)據(jù)，若地址不一致則保持SM2為“1”狀態(tài)。接著主機發(fā)送數(shù)據(jù)，第9位為0，只有地址相符的從機（SM2已為0）才能接收數(shù)據(jù)。其余從機因SM2=1，不能進行中斷處理，從而可實現(xiàn)主機與從機的一對一通信。單片機之間的通信（多機通信）3#

TXDRXD

89C52TXDRXD89C521#TXDRXD89C52TXDRXD89C522#主機①從機初始化允許串行口中斷并工作于方式2或3，置SM2=1，處于接收地址幀狀態(tài)。②主機發(fā)地址幀（第9位TB8為1），以便同某一從機溝通聯(lián)絡(luò)。③所有從機判斷此地址碼是否與本機符合，相符者建立一標(biāo)志（SM2=0），并向主機發(fā)回答信號。④主機發(fā)數(shù)據(jù)（第9位TB8為0），地址相符的從機可接收，并發(fā)數(shù)據(jù)給主機。PC機與單片機通信接口

TXD8031RXD

TXD8031RXD14881489RXDPCTXD14881489-12VPC機具有異步通信功能，因此可以與其他具有RS-232C串行通信接口的計算機或儀器設(shè)備進行通信。由于1488的輸出端不能直接連在一起，故通過二極管隔離后并接在PC機的接收端（RXD）。

通信雙方所用的波特率必須相同，因波特率誤差會引起偏移。異步通信在約定的波特率下，傳送和接收的數(shù)據(jù)不需要嚴格保持同步，允許有相對的延遲，當(dāng)頻率差不大于1/16時，可以正確的完成通信。通信采用主從方式，由PC機確定與哪個單片機進行通信。

PC機的波特率是通過對8250內(nèi)部寄存器初始化來實現(xiàn)的。在通信軟件中，應(yīng)根據(jù)用戶的要求和通信協(xié)定來對8250初始化，即設(shè)置通信參數(shù)：波特率（9600波特）、數(shù)據(jù)位數(shù)（8位）、奇偶校驗類型和停止位數(shù)（1位）。注意：這里的奇偶校驗位用作發(fā)送地址碼（通道號）或數(shù)據(jù)的特征位（1表示地址），

而數(shù)據(jù)通信的校核采用累加和校驗方法。數(shù)據(jù)傳送可采用查詢方式或中斷方式。若采用查詢方式，在發(fā)送地址或數(shù)據(jù)時，先用輸入指令檢查發(fā)送器的保持寄存器是否為空。若為空，則用輸出指令將一個數(shù)據(jù)輸出給8250即可，8250會自動地將數(shù)據(jù)一位一位地發(fā)送到串行通信線上。接收數(shù)據(jù)時，8250把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù),并送入接收數(shù)據(jù)寄存器中，同時把“接收數(shù)據(jù)就緒”信號置于狀態(tài)寄存器中。CPU讀到這個信號后，就可以用輸入指令從接收器中讀入一個數(shù)據(jù)了。若采用中斷方式：發(fā)送時，用輸出指令輸出一個數(shù)據(jù)給8250。若8250已將此數(shù)發(fā)送完畢，則發(fā)出一個中斷信號，說明CPU可以繼續(xù)發(fā)數(shù)。若8250接收到一個數(shù)據(jù)，則發(fā)一個中斷信號，表明CPU可以取出數(shù)據(jù)。接收采用查詢方法發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的程序框圖如下圖所示：8250初始化開始發(fā)送地址碼（通道號）重發(fā)延時收到回答信號否？否是發(fā)送數(shù)據(jù)延時收到回送數(shù)據(jù)否？否重發(fā)C是結(jié)束錯誤否回答信號＝00？是收到回答信號否？延時發(fā)送校驗碼重發(fā)傳送結(jié)束否？取接收數(shù)據(jù)C是否是否單片機采用中斷方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串行口設(shè)置為工作方式3，由第9位判斷是地址碼或數(shù)據(jù)。當(dāng)某臺單片機與PC機發(fā)出的地址碼一致時，就發(fā)出應(yīng)答信號給PC機，而其它幾臺則不發(fā)應(yīng)答信號。這樣，在某一時刻PC機只與一臺單片機傳輸數(shù)據(jù)。單片機與PC機溝通聯(lián)絡(luò)后，先接收數(shù)據(jù)，再將機內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)往PC機。定時器T1作為波特率發(fā)生器,將其設(shè)置為工作方式2，波特率同樣為9600。單片機的通信程序框圖見下圖：單片機的通信程序如下：（假設(shè)某單片機地址為03H）COMMN:MOV TMOD,#20H ;設(shè)置T1工作方式

MOVTH1,#0FDH ;設(shè)置時間常數(shù),確定波特率

MOVTL1,#0FDH ;波特率=9600波特，fosc=6MHzSETBTR1SETBEASETBES ;允許串行口中斷

MOVSCON,#0F8H ;設(shè)置串行口工作方式MOVPCON,#80HMOV23H,#0CH ;設(shè)置接收數(shù)據(jù)指針

MOV22H,#00HMOV21H,#08H ;設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)指針

MOV20H,#00HMOVR5,#00H ;累加和單元置零

MOVR7,#COUNT ;設(shè)置字節(jié)長度

INC R7……CINT: JBC RI,REV1 ;若接收,轉(zhuǎn)REV1

RETIREV1: JNB RB8,REV3 MOV A,SBUF CJNE A,#03H,REV2 ;若與本機地址不符,轉(zhuǎn)REV2 CLR SM2 ;0→SM2 MOV SBUF,#00H ;與本機地址符合,回送“00”REV2: RETIREV3: DJNZ R7,RT ;若未完,繼續(xù)接收和發(fā)送

MOV A,SBUF ;接收校驗碼

XRL A,R5 JZ RIGHT ;校驗正確,轉(zhuǎn)RIGHT MOV SBUF,#0FFH ;校驗不正確,回送“FF” SETB F0 ;置錯誤標(biāo)志

CLR ES ;關(guān)中斷

RETIRIGHT:MOV SBUF,#00H ;回送“00”

CLR F0 ;置正確標(biāo)志 CLR ES ;關(guān)中斷

RETIRT: MOV A,SBUF ;接收數(shù)據(jù)

MOV DPH,23H MOV DPL,22H MOVX @DPTR,A ;存接收數(shù)據(jù)

ADD A,R5 MOV R5,A ;數(shù)據(jù)累加

INC DPTR MOV 23H,DPH MOV 22H,DPL MOV DPH,21H MOV DPL,20H MOVX A,@DPTR ;取發(fā)送數(shù)據(jù)

INC DPTR MOV 21H,DPH MOV 20H,DPL MOV SBUF,A ;發(fā)送

ADD A,R5 MOV R5,A ;數(shù)據(jù)累加

RETI并行通信數(shù)據(jù)的各位同時傳送。5.3并行通信并行通信的主要特點優(yōu)點：傳輸速度快。缺點：傳輸線數(shù)量較多，傳輸距離較短。適用于傳輸信息速度要求較高，而的傳輸距離較短場合（如打印機）。

USB是英文UniversalSerialBus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它是一種應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。早在1995年，就已經(jīng)有PC機帶有USB接口了，但由于缺乏軟件及硬件設(shè)備的支持，這些PC機的USB接口都閑置未用。1998年后，隨著微軟在Windows98中內(nèi)置了對USB接口的支持模塊，加上USB設(shè)備的日漸增多，USB接口才逐步走進了實用階段。這幾年，隨著大量支持USB的個人電腦的普及，USB逐步成為PC機的標(biāo)準接口已經(jīng)是大勢所趨。在主機(host)端，最新推出的PC機幾乎100%支持USB；而在外設(shè)(device)端，使用USB接口的設(shè)備也與日俱增，例如數(shù)碼相機、掃描儀、游戲桿、磁帶和軟驅(qū)、圖像設(shè)備、打印機、鍵盤、鼠標(biāo)等等。USB的概念5.4通用串行總線接口–USB

1、可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時，不需要重復(fù)“關(guān)機-將并口或串口電纜接上-再開機”這樣的動作，而是直接在PC開機時，就可以將USB電纜插上使用。2、攜帶方便。USB設(shè)備大多以“小、輕、薄”見長，對用戶來說，同樣20G的硬盤，USB硬盤比IDE硬盤要輕一半的重量。3、標(biāo)準統(tǒng)一。大家常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標(biāo)鍵盤，并口的打印機掃描儀，可是有了USB之后，這些應(yīng)用外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以用同樣的標(biāo)準與PC連接，這時就有了USB硬盤、USB鼠標(biāo)、USB打印機，等等。4、可以連接多個設(shè)備。USB在PC上往往具有多個接口，可以同時連接幾個設(shè)備，如果接上一個有4個端口的USBHUB時，就可以再連上4個USB設(shè)備，許多設(shè)備都同時連在一臺PC上而不會有任何問題(注：最高可連接至127個設(shè)備)。優(yōu)點

COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS這7家廠商聯(lián)合制定了USB2.0接口標(biāo)準。USB2.0將設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps，比USB1.1標(biāo)準快40倍左右，而且具有多種速度的周邊設(shè)備都可以被連接到USB2.0的線路上，而且無需擔(dān)心數(shù)據(jù)傳輸時發(fā)生瓶頸效應(yīng)。如果用USB2.0的掃描儀，掃一張40M的圖片只需半分鐘左右的時間USB接口標(biāo)準USB1.1接口

目前USB設(shè)備已被廣泛應(yīng)用，早期的版本是USB1.1接口，它的傳輸速度僅為12Mbps。例如，當(dāng)用USB1.1的掃描儀掃一張大小為40M的圖片，需要4分鐘之久。USB2.0接口

USB2.0可以使用原來USB定義中同樣規(guī)格的電纜，接頭的規(guī)格也完全相同，在高速的前提下一樣保持了USB1.1的優(yōu)秀特色，并且，USB2.0的設(shè)備不會和USB1.X設(shè)備在共同使用的時候發(fā)生任何沖突。

USB2.0標(biāo)準已成為周邊設(shè)備的接口。USB設(shè)備之間的聯(lián)接線有4根：2根是電源（+5V）和地；另外兩根是信號線（D+和D-）。目前，已推出USB單片機，與通用單片機兼容,內(nèi)含USB收發(fā)器，用于計算機外設(shè)等智能設(shè)備。USB連接的拓撲結(jié)構(gòu)——星型拓撲結(jié)構(gòu)一個USB系統(tǒng)包含三類硬件設(shè)備:USB主機(USBHOST)、USB設(shè)備(USBDEVICE)、USB集線器(USBHUB)，管理USB系統(tǒng)；

每毫秒產(chǎn)生一幀數(shù)據(jù)；

發(fā)送配置請求，對USB設(shè)備進行配置操作；

對總線上的錯誤進行管理和恢復(fù)。(1)USB

HOST

各類設(shè)備的功能(2)USB

DEVICE

在一個USB系統(tǒng)中，USB

DEVICE和USB

HUB總數(shù)不能超過127個。USB

DEVICE接收USB總線上的所有數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)包的地址域來判斷是不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包：若地址不符，則簡單地丟棄該數(shù)據(jù)包；若地址相符，則通過響應(yīng)USB

HOST的數(shù)據(jù)包與USB

HOST進行數(shù)據(jù)傳輸

(3)USBHUB

USB

HUB用于設(shè)備擴展連接，所有USB

DEVICE都連接在USB

HUB的端口上。一個USB

HOST總與一個根HUB

(USB

ROOT

HUB)相連。USB

HUB為其每個端口提供100mA電流供設(shè)備使用。同時，USB

HUB可以通過端口的電氣變化診斷出設(shè)備的插拔操作，并通過響應(yīng)USB

HOST的數(shù)據(jù)包把端口狀態(tài)匯報給USB

HOST。一般來說，USB設(shè)備與USB

HUB間的連線長度不超過5m，USB系統(tǒng)的級聯(lián)不能超過5級（包括ROOT

HUB）。USB星型拓撲結(jié)構(gòu)USB協(xié)議定義了在USB系統(tǒng)中主機與USB設(shè)備之間的連接和通信，其物理拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)是星型的層層向上方式，也可以看成是一級與一級的級聯(lián)方式。允許最多連接127個設(shè)備，最上層是USB主控器。由于USB不像其他總線一樣采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，所以不會對下層的設(shè)備引起延遲。USB系統(tǒng)的典型應(yīng)用對PC微機而言，USB系統(tǒng)中的主機就是一臺帶USB主控制器的PC機，USB主控制器由硬件、軟件、微代碼組成。在USB系統(tǒng)中只有一臺USB主機，主機是主設(shè)備，它控制USB總線上所有的信息傳送。根集線器與主機相連，下層就是USB集線器和功能設(shè)備。PC微機的USB拓撲結(jié)構(gòu)中，USB設(shè)備具體連接方式如下圖所示。(1)PC微機的USB拓撲結(jié)構(gòu)

市場上現(xiàn)已有很多公司提供的USB接口器件，如PHILIPS的PDIUSBD11/PDIUSBD12，OKI的MSM60581，NATIONAL的USBN9602，LUCENT的USS-820/USS-620，SCANLOGIC的SL11，等等。

同時也有很多帶USB接口的處理器，如CYPRESS的EZ-USB，AMD的AM186CC，ATMEL的AT43320，MOT